Задание №65309 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] Na₂SO₄ + Ba(HCO₃)₂ → BaSO₄ + 2NaHCO₃

2. Найдем число моль сульфата натрия:
n Na₂SO₄ · 10H₂O = m Na₂SO₄ · 10H₂O / M Na₂SO₄ · 10H₂O = 128,8 / 322 = 0,4 моль
n Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ · 10H₂O = 0,4 моль 

3. Вычислим массы сульфата натрия и его насыщенного раствора:
m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ · M Na₂SO₄ = 0,4 · 142 = 56,8 г 

Пусть x – масса насыщенного раствора, тогда
56,8 / x = 45 / 145

x = 183,02
m_р-ра Na₂SO₄ = 183,02 г

4. Найдем число моль протонов в растворе гидрокарбоната бария:
m_{протонов} = m_р-ра Ba(HCO₃)₂ · ω_{протонов} = 184,2 · 0,4712 = 86,8 г 
n_{протонов} = m_{протонов} / M_{протонов} = 86,8 / 1 = 86,8 моль 

1 моль Ba(HCO₃)₂ содержит 56 + 2 + 12 + 48 = 118 моль протонов
1 моль H₂O содержит 2 + 8 = 10 моль протонов 

5. Пусть n Ba(HCO₃)₂ = x моль, а n H₂O = y моль, тогда
m Ba(HCO₃)₂ + m H₂O = 184,2 г
259x + 18y = 184,2 

n_{протонов} в Ba(HCO₃)₂ + n_{протонов} в H₂O = 86,8 моль
118x + 10y = 86,8

Составим и решим систему уравнений:
118x + 10y = 86,8
259x + 18y = 184,2

x = 0,6; n Ba(HCO₃)₂ = 0,6 моль
y = 1,6 моль

n Ba(HCO₃)₂ = 0,6 моль
n Na₂SO₄ = 0,4 моль
таким образом, Ba(HCO₃)₂ находится в избытке, а Na₂SO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Na₂SO₄.

6. Найдем оставшееся число моль гидрокарбоната бария:
n_{прореаг.} Ba(HCO₃)₂ = n Na₂SO₄ = 0,4 моль
n_ост. Ba(HCO₃)₂ = n Ba(HCO₃)₂ – n_{прореаг.} Ba(HCO₃)₂ = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль

7. Вычислим массу выпавшего в осадок сульфата бария:
n BaSO₄ = n Na₂SO₄ = 0,4 моль
m BaSO₄ = n BaSO₄ · M BaSO₄ = 0,4 · 233 = 93,2 г 

8. Найдем число моль гидрокарбоната натрия:
n NaHCO₃ = 2n Na₂SO₄ = 2 · 0,4 = 0,8 моль

9. При добавлении раствора гидроксида натрия протекают следующие реакции:
[2] 2NaOH + Ba(HCO₃)₂ → BaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O
[3] NaOH + NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O

10. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH = m_р-ра NaOH · ω NaOH = 192 · 0,25 = 48 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 48 / 40 = 1,2 моль

11. Вычислим, сколько гидроксида натрия необходимо для полного протекания реакций 2 и 3:
n_{необход} NaOH = n₂ NaOH + n₃ NaOH = 2n_ост. Ba(HCO₃)₂ + n NaHCO₃ = 0,4 + 0,8 = 1,2 моль

Исходя из расчетов, гидрокарбонат натрия, гидрокарбонат бария и гидроксид натрия прореагирую без остатка

12. Найдем массу выпавшего в осадок карбоната бария:
n BaCO₃ = n_ост. Ba(HCO₃)₂ = 0,2 моль
m BaCO₃ = n BaCO₃ · M BaCO₃ = 0,2 · 197 = 39,4 г 

13. Вычислим массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Na₂SO₄ + m_р-ра Ba(HCO₃)₂ + m_р-ра NaOH  – m BaSO₄ – m BaCO₃ = 183,02 + 184,2 + 192 – 93,2 – 39,4 = 426,62 г

14. Найдем массу карбоната натрия в конечном растворе:
n_общ Na₂CO₃ = n₂ Na₂CO₃ + n₃ Na₂CO₃ = n_ост. Ba(HCO₃)₂ + n NaHCO₃ = 0,2 + 0,8 = 1 моль
m_общ Na₂CO₃ = n_общ Na₂CO₃ · M Na₂CO₃ = 1 · 106 = 106 г 

15. Вычислим массовую долю карбоната натрия в конечном растворе:
ω Na₂CO₃ = m_общ Na₂CO₃ / m_{конечн. р-ра} = 106 / 426,62 = 0,2485 или 24,85%

Ответ: массовая доля карбоната натрия в конечном растворе равна 24,85%

Источник: NeoFamily (курс Юлиана)